Основи раціональної експлуатації різального інструменту на важких верстатах

упровадження контролю якості інструменту, якості його експлуатації та видатку деталей інструменту; диференційований розрахунок подач у залежності від багатьох чинників; урахування жорсткості і вібростійкості технологічної системи при виборі інструменту та призначенні регламентів його експлуатації; урахування обмежень на режими різання з метою забезпечення заданої надійності інструменту та вимог ергономіки; розрахунок видатку інструменту, виходячи з імовірності його руйнації та коефіцієнту основного часу; змінену форму основних таблиць, призначених для конкретних умов металообробки та мінімальних витрат часу технолога-нормувальника.

Результати досліджень дійсної роботи послужили теоретичною основою для розробки рекомендацій з керування якістю процесу експлуатації інструменту на важких верстатах шляхом обґрунтованого вибору конструкції інструменту, забезпечення вхідного контролю його якості, визначення раціональних регламентів його експлуатації з урахуванням умов та особливостей процесу експлуатації інструменту на важких верстатах. Розроблені рекомендації впроваджені у виробництво на заводах важкого машинобудування і верстатобудування. Крім того, основні результати досліджень упроваджені шляхом включення в такі нормативи: [30-39]. Розроблені нормативи пройшли промислову апробацію і впроваджені на промислових підприємствах.

Розроблені комплексні нормувальні карти для визначення регламентів експлуатації інструментів для кожного типорозміру важких токарних верстатів: 1М665, 1М670, 1М675, 1К665Ф3, 1К675Ф3, КЖ16159Ф3, лоботокарних 1М692, 1М693, 1М692Ф3, 1М693Ф3 і вальцетокарних верстатів 1К826Ф2, 1К827Ф2 упроваджені на ВАТ “Краматорський завод важкого верстатобудування”. Ними укомплектована технологічна документація верстатів при постачанні споживачу разом із програмним забезпеченням для визначення регламентів експлуатації. Річний економічний ефект від впровадження у розрахунку на 1 верстат склав 240000 грн.

Основні положення дисертаційної роботи впроваджені у виді рекомендацій з вибору конструкції інструментів, регламентів їх експлуатації і визначенню якості процесу експлуатації в НВО “Більшовик”. На важких верстатах впроваджені різці збірних конструкцій, нормативи їх експлуатації, зроблено детальний аналіз і розрахунки якості процесу експлуатації інструментів на заводі, що дозволило виявити значні резерви поліпшення інструментозабезпечення заводу без додаткових витрат, скоротити видаток інструменту на 15%. Річний економічний ефект від упровадження результатів роботи склав 840000 грн. Річна економія розраховувалась з умови скорочення основного часу обробки деталей на важких токарних верстатах при впровадженні нормативів режимів різання, що передбачають новий рівень подач (вище або нижче) для верстатів даних типорозмірів.

Загальні висновки

У результаті теоретичних і експериментальних досліджень процесу експлуатації різального інструменту на важких верстатах створені наукові основи і вирішена науково-технічна проблема підвищення ефективності використання різального інструменту шляхом розробки системи керування якістю процесу його експлуатації, визначення раціональних регламентів цього процесу і створення загальномашинобудівних нормативів різання.

Запропоновано принцип формування системи керування якістю процесу експлуатації різального інструменту на важких верстатах, відповідно до якого цей процес орієнтований на споживачів і розглядається як сукупність процесів: організаційного, керування ресурсами, обслуговування технологічної системи, підготовчо-інформаційного, обробки деталей і забезпечення зворотного зв'язку із споживачами (оцінка, аналіз, удосконалення), – кожний із яких має вихідні параметри, що є вхідними для наступного процесу, зміна яких дозволяє керувати якістю процесу експлуатації інструменту.

Розроблено методологію кваліметричних досліджень процесу експлуатації інструменту, на базі якої створена ієрархічна система властивостей, що складають якість процесу, для встановлення залежностей між процесами, оцінки рівня якості процесу експлуатації, оптимізації його стратегій і регламентів.

Розроблено алгоритм і програмне забезпечення практичної реалізації методології визначення рівня якості процесу експлуатації інструменту, за допомогою яких здійснюється кількісна оцінка якості процесу експлуатації, обґрунтування структури підготовчо – інформаційної підсистеми процесу експлуатації, що містить найбільш вагомі процеси: аналіз умов експлуатації, вхідний контроль якості інструменту, вибір ЗОТС, вибір стратегій заміни і рівня надійності інструменту, розрахунок режимів різання і видатку інструменту, – параметри яких необхідно враховувати при розробці нормативів регламентів експлуатації інструменту.

Показано необхідність урахування імовірнісного характеру процесу механообробки при виборі конструкції інструменту і визначенні параметрів їх міцності. На базі кластерного аналізу розроблено методику вибору інструменту з банку його конструкцій за критерієм інтенсивності накладення областей їх раціональної експлуатації. Запропоновано спосіб урахування імовірнісного характеру навантажень інструменту при виборі його конструктивних параметрів. Показано, що розміри різальної пластини змінюються до 5 разів у залежності від необхідного рівня надійності інструменту.

Вперше показана необхідність визначення надійності збірного важконавантаженого інструменту як системи не тільки з погляду його безвідмовності, але і з позиції комплексних показників надійності, для чого розроблена за допомогою теорії марковських процесів математична модель функції готовності різця, використання якої дозволяє керувати стабільністю роботи інструменту, що особливо важливо при обробці деталей на важких верстатах.

У результаті аналізу можливих стратегій заміни інструменту на важких верстатах при розгляді процесу експлуатації інструменту як складної системи встановлено, що їх ефективність залежить від параметрів законів розподілів наробітків на відмову і відновлення працездатності системи. Використання розроблених математичних моделей надійності системи дозволило встановити раціональний рівень надійності з погляду критеріїв інтенсивності витрат і продуктивності γ = 85-90%, (більші значення гама – відсотку відповідають верстатам менших типорозмірів).

Показано, що процес експлуатації інструменту є багатопараметричним та багатокритеріальним. За допомогою розробленої системи критеріїв, що включають приведені витрати, продуктивність, надійність, видаток інструменту, а також уточнених обмежень, пов'язаних із масою деталі, психофізичним навантаженням на робітника, можна знаходити для будь-яких виробничих умов Парето – оптимальні оцінки. При цьому економиться до 20% дефіцитних дорогих інструментальних матеріалів.

У результаті теоретичних та експериментальних досліджень процесу експлуатації різального інструменту на важких верстатах створені наукові основи та нове рішення